JP4137147B2 - 低フリクションチェーン - Google Patents

Description

本発明は、産業用機械等の動力伝達機構あるいは搬送機械などのチェーン伝動装置に使用される低フリクションチェーンに関し、特に、自動車エンジンのタイミングドライブシステムのチェーンに適した低フリクションチェーンに関する。

一般に、自動車、産業用機械等の動力伝達機構あるいは搬送機械などには、駆動側スプロケットと従動側スプロケットに掛架されたチェーンによって動力を伝達する伝動装置が備えられている。
例えば、自動車のエンジンには、クランクスプロケット（駆動側スプロケット）とカムスプロケット（従動側スプロケット）に掛架されたチェーンにより動力を伝達するタイミングドライブシステムが備えられ、このチェーンはガイド、テンショナレバー等のガイド部材に摺接している。

従来、一対のピン孔が形成された複数のリンクプレートをチェーン長手方向にずらして該一対のピン孔にそれぞれ挿入された連結ピンにより屈曲自在に連結されてなるローラチェーンまたはブシュチェーン等の伝動用チェーンとして、外プレート及び内プレートが、いずれも平行な上端面と下端面とを有する略々小判形の板で形成され、外プレート及び内プレートを、それぞれのピン孔及びブシュ孔の中心を結んだピッチラインが水平直線状になるように配置した状態において、外プレートの上端面が内プレートの上端面より下方に位置するローラチェーンが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００３−１７６８５３号公報（特許請求の範囲、図１）

前記従来の伝動用チェーンでは、図６に示すように、ガイド部材Ｇと摺接するプレート４００の上端面が直線状に形成されているために、ガイド部材Ｇとプレート４００の摺接面積が大きくなるので、チェーン走行時の摺動抵抗が大きく、フリクションロスが大きくなり、例えばタイミングドライブシステムのチェーンとして使用した場合は、自動車エンジンの動力損失が多く、燃費が悪くなるという問題があった。

そこで、本発明は、従来技術の問題を解決するものであって、すなわち、本発明の目的は、ガイド部材との間でクエット流れを発生させてガイド部材との摺動抵抗を低減するとともにガイド部材との摺接面積を小さくして摩擦抵抗を低減する低フリクションチェーンを提供することである。

請求項１に係る本発明は、一対のピン孔が形成された複数のリンクプレートをチェーン長手方向にずらして該一対のピン孔にそれぞれ挿入された連結ピンにより屈曲自在に連結されたチェーンからなる低フリクションチェーンにおいて、前記リンクプレートは、少なくともチェーン進行方向のガイド部材と摺接してクエット流れを発生する凸状に湾曲したガイド摺接面が形成されているとともに該ガイド摺接面の長手方向に亙って潤滑油保持用凹溝が設けられていることにより、前記課題を解決したものである。

請求項２に係る本発明は、請求項１記載の低フリクションチェーンにおいて、前記チェーンがローラまたはブシュチェーンであることにより、前記課題をさらに解決したものである。

請求項３に係る本発明は、請求項１記載の低フリクションチェーンにおいて、前記チェーンがサイレントチェーンであることにより、前記課題をさらに解決したものである。

請求項１に係る本発明は、一対のピン孔が形成された複数のリンクプレートをチェーン長手方向にずらして該一対のピン孔にそれぞれ挿入された連結ピンにより屈曲自在に連結されたチェーンからなる低フリクションチェーンにおいて、リンクプレートは少なくともチェーン進行方向のガイド部材と摺接してクエット流れを発生する凸状に湾曲したガイド摺接面が形成されていることにより、リンクプレートとガイド部材との摺接面積は小さくなり、チェーン走行時の摩擦抵抗を低減することができる。また、タイミングドライブシステムのチェーンとして使用した場合は、自動車エンジンの燃焼効率を向上させることができる。

また、タイミングドライブシステムのチェーンのように、潤滑油が供給されている場合、チェーン走行時には、リンクプレートとガイド部材との間に挟まれた潤滑油は、ガイド部材とリンクプレートのチェーン進行方向前方部分との間の広い隙間からガイド部材とリンクプレートの湾曲部の頂点付近との間の狭い隙間へ入り込む。これにより、くさび膜効果が生じてクエット流れが発生し、ガイド部材とリンクプレートが離間する方向に動圧が発生するので、チェーン走行時の摩擦抵抗を低減することができる。

なお、上述したくさび膜効果とは、運動方向に狭まっているくさび状隙間内に、流体（潤滑油）が粘性によって引き込まれて圧力、従って負荷能力を発生する効果をいう（「潤滑用語集」、日本潤滑学会、昭和５６年７月２０日、Ｐ２５）。
また、上述したクエット流れとは、２枚の平板間に流体を満たし、一方を板に平行に動かし、他方を静止させた場合、この２平板間に生じる流れをいう（「理工学辞典」、東京理科大学理工学辞典編集委員会、平成８年３月２８日、Ｐ３８７）。

そして、リンクプレートは、ガイド摺接面の長手方向に亙って潤滑油保持用凹溝が設けられていることにより、リンクプレートのガイド摺接面とガイド部材のシュー面との摺接面積は、潤滑油保持用凹溝が形成されている分だけ小さくなり、チェーン走行時の摩擦抵抗を低減することができる。

また、潤滑油が供給されている場合、潤滑油保持用凹溝は潤滑油を保持してリンクプレートのガイド摺接面とガイド部材のシュー面との間における潤滑油の油膜形成が途切れることを抑制するので、チェーン走行時の摩擦抵抗を低減することができ、タイミングドライブシステムのチェーンとして使用した場合、自動車エンジンの燃焼効率を向上させることができる。

また、タイミングドライブシステムのチェーンのように、潤滑油が供給されている場合、チェーン走行時には、リンクプレートとガイド部材との間に挟まれた潤滑油は、ガイド部材と潤滑油保持用凹溝の底面との間の広い隙間からガイド部材と潤滑油保持用凹溝のチェーン進行方向の後方端部付近の狭い隙間へと入り込む。
これにより、くさび膜効果が生じてクエット流れが発生し、ガイド部材とリンクプレートが離間する方向に動圧が発生するので、チェーン走行時の摩擦抵抗を低減することができる。

請求項２に係る本発明の低フリクションチェーンによれば、請求項１に係る低フリクションチェーンが奏する効果に加えて、チェーンがローラチェーンまたはブシュチェーンであることにより、ローラチェーンまたはブシュチェーンのリンクプレートとガイド部材との摺動抵抗を低減することができる。

請求項３に係る本発明の低フリクションチェーンによれば、請求項１に係る低フリクションチェーンが奏する効果に加えて、チェーンがサイレントチェーンであることにより、サイレントチェーンのリンクプレートとガイド部材との摺動抵抗を低減することができる。

まず、本発明の理解を助けるための参考例を図１乃至図３に基づいて説明する。
図１は、本発明の理解を助けるための参考例であるローラチェーンの一部斜視図であり、図２は、図１に示すリンクプレートとガイド部材との摺接状態の説明図であり、図３は、くさび膜効果によるクエット流れ、動圧発生の説明図である。

本発明の理解を助けるための参考例であるローラチェーン１００は、図１に示すように、左右一対で離間配置された内プレート１１０、１１０と、この内プレート１１０のブシュ孔１１１に圧入嵌合されたブシュ１５０と、このブシュ１５０に回転自在に外嵌されたローラ１２０と、ブシュ１５０内に回転自在に挿通された連結ピン１３０と、この連結ピン１３０の両端をピン孔１４１に圧入嵌合して内プレート１１０をチェーン長手方向に連結する左右一対で離間配置された外プレート１４０，１４０とを備えたものである。

内プレート１１０と外プレート１４０は、図１に示すように、上下のガイド摺接面が凸状に湾曲した楕円形に形成されている。

本発明の参考例であるローラチェーン１００の作用を以下説明する。
まず、低フリクションチェーン１００は、ガイド部材Ｇのシュー面Ｇａに抵触摺動して走行する。

内プレート１１０と外プレート１４０は、ガイド部材Ｇに摺接するガイド摺接面１１２、１４２が凸状に湾曲しているので、図２に示すように、小判型や瓢箪型に形成されたリンクプレートの場合と比べて、テンショナレバーやガイドレバー等のガイド部材Ｇとの摺接面積は小さい。

内プレート１１０と外プレート１４０は、ガイド部材Ｇに摺接するガイド摺接面１１２、１４２が凸状に湾曲しているので、図３に示すように、潤滑油Ｌが供給されている場合、チェーン走行時にくさび膜効果が生じてクエット流れが発生し、摩擦抵抗が減少する。

すなわち、内プレート１１０及び外プレート１４０とガイド部材Ｇとの間に挟まれた潤滑油Ｌは、内プレート１１０及び外プレート１４０のチェーン進行方向の前方部分とガイド部材Ｇとの間の広い隙間から、ガイド部材Ｇと内プレート１１０及び外プレート１４０のガイド摺接面１１２、１４２の湾曲部の頂点付近との間の狭い隙間へと入り込む。
これにより、クエット流れが発生して、ガイド部材Ｇと内プレート１１０及び外プレート１４０が離間する方向に動圧が発生する。

このようにして得られた本発明の参考例であるローラチェーン１００は、内プレート１１０及び外プレート１４０がガイド部材Ｇに摺接するガイド摺接面１１２、１４２が凸状に湾曲しているので、ガイド部材Ｇとの摺接面積が小さくなり、また、内プレート１１０及び外プレート１４０とガイド部材Ｇとの間でくさび膜効果が生じてクエット流れが発生する。

そこで、本発明の実施例１を図４に基づいて説明する。
図４は、本発明の実施例１であるローラチェーンからなる低フリクションチェーンの一部斜視図である。
まず、本発明の実施例１である低フリクションチェーンは、前述した参考例の低フリクションチェーンにおける内プレート、外プレートのガイド部材に摺接してクエット流れを発生するガイド摺接面に潤滑油保持用凹溝を設けたものに相当する。

本発明の実施例１である低フリクションチェーン２００は、図４に示すように、左右一対で離間配置された内プレート２１０、２１０と、この内プレート２１０のブシュ孔２１１に圧入嵌合されたブシュ２５０と、このブシュ２５０に回転自在に外嵌されたローラ２２０と、ブシュ２５０内に回転自在に挿通された連結ピン２３０と、この連結ピン２３０の両端をピン孔２４１に圧入嵌合して内プレート２１０をチェーン長手方向に連結する左右一対で離間配置された外プレート２４０，２４０とを備えたローラチェーンからなる。

内プレート２１０と外プレート２４０は、図４に示すように、ガイド摺接面２１２、２４２が凸状に湾曲した楕円形に上下とも形成されているとともに、ガイド部材とのガイド摺接面２１２、２４２にそれぞれ潤滑油保持用凹溝２１３、２４３が設けられている。
この潤滑油保持用凹溝２１３、２４３は、内プレート２１０及び外プレート２４０のガイド摺接面２１２，２４２の中央に長手方向に亘って設けられた帯状の溝である。

本発明の実施例１である低フリクションチェーン２００の作用効果を以下説明する。
まず、本実施例１の低フリクションチェーン２００は、ガイド部材のシュー面に抵触摺動して走行する。

内プレート２１０と外プレート２４０は、ガイド部材に摺接してクエット流れを発生するガイド摺接面２１２、２４２が凸状に湾曲しているので、小判型や瓢箪型に形成されたリンクプレートの場合と比べて、ガイド部材との摺接面積は小さい。

内プレート２１０と外プレート２４０は、ガイド摺接面２１２、２４２にそれぞれ潤滑油保持用凹溝２１３、２４３が設けられているので、ガイド部材Ｇとの摺接面積は、潤滑油保持用凹溝２１３、２４３の分だけ更に小さい。

潤滑油がチェーンに供給されている場合、潤滑油保持用凹溝２１３、２４３は、供給された潤滑油を保持して内プレート２１０及び外プレート２４０のガイド摺接面２１２、２４２とガイド部材のシューとの間における潤滑油の油膜形成が途切れることを抑制するようになっている。

内プレート２１０と外プレート２４０は、ガイド部材と摺接するガイド摺接面２１２，２４２が凸状に湾曲しているので、潤滑油が供給されている場合、チェーン走行時には、くさび膜効果が生じてクエット流れが発生し、摩擦抵抗が減少する。

すなわち、内プレート２１０及び外プレート２４０とガイド部材との間に挟まれた潤滑油は、内プレート２１０及び外プレート２４０のチェーン進行方向の前方部分とガイド部材との間の広い隙間から、ガイド部材と内プレート２１０及び外プレート２４０の湾曲部の頂点付近との間の狭い隙間へと入り込む。
これにより、クエット流れが発生して、ガイド部材と内プレート２１０及び外プレート２４０が離間する方向に動圧が発生する。

内プレート２１０と外プレート２４０は、そのガイド摺接面２１２、２４２にそれぞれ潤滑油保持用凹溝２１３、２４３が設けられているので、潤滑油が供給されている場合、チェーン走行時には、くさび膜効果が更に生じてクエット流れが発生し、摩擦抵抗が減少する。

すなわち、内プレート２１０及び外プレート２４０とガイド部材との間に挟まれた潤滑油は、ガイド部材と潤滑油保持用凹溝２１３、２４３の底面との間の広い隙間からガイド部材と潤滑油保持用凹溝２１３、２４３のチェーン進行方向の前方端部との狭い隙間へと入り込む。
これにより、クエット流れが発生して、ガイド部材と内プレート２１０及び外プレート２４０とが離間する方向に動圧が発生する。

このようにして得られた本実施例１の低フリクションチェーン２００は、内プレート２１０及び外プレート２４０がガイド部材に摺接してクエット流れを発生するガイド摺接面２１２，２４２が凸状に湾曲しているとともにガイド部材とのガイド摺接面２１２、２４２にそれぞれ潤滑油保持用凹溝２１３、２４３が設けられたことにより、ガイド部材との摺接面積が小さくなり、潤滑油保持用凹溝２１３、２４３は供給された潤滑油を保持して内プレート２１０及び外プレート２４０のガイド摺接面２１２、２４２とガイド部材のシュー面との間における潤滑油の油膜形成が途切れることを抑制し、また、内プレート２１０及び外プレート２４０とガイド部材との間でくさび膜効果が生じてクエット流れが発生するので、チェーン走行時の摩擦抵抗を低減することができ、自動車エンジンに使用した場合、燃焼効率を向上させることができる。

潤滑油保持用凹溝２１３、２４３は、内プレート２１０及び外プレート２４０のガイド摺接面２１２，２４２の中央に長手方向に亘って設けられた帯状の溝であるので、内プレート２１０及び外プレート２４０がガイド部材に摺接する場合におけるチェーン幅方向の接触バランスを向上させ、チェーン稼動時においてリンクプレートに生じがちなガイド部材に対する揺動、所謂ガタツキを抑止でき、安定したチェーン走行を実現することができる。

本発明の実施例２を図５に基づいて説明する。
図５は、本発明の実施例２であるサイレントチェーンからなる低フリクションチェーンの一部斜視図である。

本発明の実施例２である低フリクションチェーン３００は、図５に示すように、スプロケット（図示略）の歯と噛合う噛合歯３６１がチェーン内周側に形成されている複数の関節列インナープレート３６０とガイド列インナープレート３７０同士が連結ピン３３０で交互に連結され、スプロケットの歯の側面に噛合い時に内側面が当接して案内されるガイドプレート３８０が複数のガイド列インナープレート３７０の両外側に配置されたサイレントチェーンからなる。

ガイド列インナープレート３７０とガイドプレート３８０は、関節列インナープレート３６０よりも背面が高く形成されている。

そして、ガイド列インナープレート３７０とガイドプレート３８０は、図５に示すように、ガイド部材との摺接するガイド摺接背面３７１、３８１が凸状に湾曲しているとともに、ガイド摺接背面３７１、３８１にそれぞれ潤滑油保持用凹溝３７２、３８２が設けられている。
この潤滑油保持用凹溝３７２、３８２は、ガイド列インナープレート３７０及びガイドプレート３８０のガイド摺接背面３７１，３８１の中央に長手方向に亘って設けられた帯状の溝である。

本発明の実施例２である低フリクションチェーン３００の作用効果を以下説明する。
本発明の実施例２である低フリクションチェーン３００は、ガイド部材のシュー面に抵触摺動して走行する。

そして、ガイド列インナープレート３７０とガイドプレート３８０のガイド摺接背面３７１、３８１は、凸状に湾曲しているので、ガイド摺接背面が直線状に形成されたリンクプレートの場合と比べて、テンショナレバーやガイドレバー等のガイド部材との摺接面積は小さい。

ガイド列インナープレート３７０とガイドプレート３８０は、ガイド摺接背面３７１、３８１にそれぞれ潤滑油保持用凹溝３７２、３８２が設けられているので、ガイド部材との摺接面積は、潤滑油保持用凹溝３７２、３８２の分だけ更に小さい。

潤滑油がチェーンに供給されている場合、潤滑油保持用凹溝３７２、３８２は、供給された潤滑油を保持してガイド列インナープレート３７０とガイドプレート３８０のガイド摺接背面３７１、３８１とガイド部材のシュー面との間における潤滑油の油膜形成が途切れることを抑制するようになっている。

ガイド列インナープレート３７０とガイドプレート３８０のガイド摺接背面３７１、３８１は、凸状に湾曲しているので、潤滑油が供給されている場合、チェーン走行時にくさび膜効果が生じてクエット流れが発生し、摩擦抵抗が減少する。

すなわち、ガイド列インナープレート３７０及びガイドプレート３８０とガイド部材との間に挟まれた潤滑油は、ガイド列インナープレート３７０及びガイドプレート３８０のチェーン進行方向の前方部分とガイド部材との間の広い隙間から、ガイド部材とガイド列インナープレート３７０及びガイドプレート３８０の湾曲部の頂点付近との間の狭い隙間へと入り込む。
これにより、クエット流れが発生して、ガイド部材とガイド列インナープレート３７０及びガイドプレート３８０が離間する方向に動圧が発生する。

ガイド列インナープレート３７０及びガイドプレート３８０は、そのガイド摺接背面３７１、３８１にそれぞれ潤滑油保持用凹溝３７２、３８２が設けられているので、潤滑油が供給されている場合、チェーン走行時にくさび膜効果が更に生じて、摩擦抵抗が減少する。

すなわち、ガイド列インナープレート３７０及びガイドプレート３８０とガイド部材との間に挟まれた潤滑油は、ガイド部材と潤滑油保持用凹溝３７２、３８２の底面との間の広い隙間からガイド部材と潤滑油保持用凹溝３７２、３８２のチェーン進行方向の後方端部との狭い隙間へと入り込む。
これにより、クエット流れが発生して、ガイド部材とガイド列インナープレート３７０及びガイドプレート３８０とが離間する方向に動圧が発生する。

このようにして得られた本発明の実施例２である低フリクションチェーン３００は、ガイド列インナープレート３７０及びガイドプレート３８０のガイド摺接背面３７１、３８１が凸状に湾曲しているとともに、ガイド摺接背面３７１、３８１にそれぞれ潤滑油保持用凹溝３７２、３８２が設けられたことにより、ガイド部材Ｇとの摺接面積が小さくなり、潤滑油保持用凹溝３７２、３８２は供給された潤滑油を保持してガイド列インナープレート３７０及びガイドプレート３８０のガイド摺接背面３７１、３８１とガイド部材のシュー面との間における潤滑油の油膜形成が途切れることを抑制し、また、ガイド列インナープレート３７０及びガイドプレート３８０とガイド部材との間でくさび膜効果が生じてクエット流れが発生するので、チェーン走行時の摩擦抵抗を低減することができ、自動車エンジンに使用した場合、燃焼効率を向上させることができる。

潤滑油保持用凹溝３７２、３８２は、ガイド列インナープレート３７０及びガイドプレート３８０のガイド摺接背面３７１、３８１の中央に長手方向に亘って設けられた帯状の溝であるので、ガイド列インナープレート３７０及びガイドプレート３８０がガイド部材に摺接する場合におけるチェーン幅方向の接触バランスを向上させ、チェーン稼動時においてリンクプレートに生じがちなガイド部材に対する揺動、所謂ガタツキを抑止することができ、安定したチェーン走行を実現することができる。

ガイド列インナープレート３７０及びガイドプレート３８０は、関節列インナープレート３６０よりもガイド摺接背面３７１、３８１が高く形成されているので、ガイド部材との摺接面積が小さくなるので、チェーン走行時の摩擦抵抗を低減でき、自動車エンジンに使用した場合、燃焼効率を向上させることができる。

以上、実施例１として、低フリクションチェーンがローラチェーンである場合を説明したが、ブシュチェーンであっても良い。

また、実施例１として、内プレート及び外プレートは、それぞれ上下のガイド摺接面が凸状に湾曲した楕円形に形成されているとともにガイド部材に摺接するガイド摺接面に潤滑油保持用凹溝が設けられているものとして説明したが、内プレートもしくは外プレートのいずれか一方が、ガイド部材に摺接するように、ガイド摺接面が凸状に湾曲しているとともに潤滑油保持用凹溝が設けられているものであればよい。

また、実施例１として、内プレート及び外プレートは、上下にガイド摺接面が凸状に湾曲した楕円形に形成されているものとして説明したが、少なくともガイド部材に摺接するガイド摺接面が凸状に湾曲していればよく、ガイド部材に摺接するガイド摺接面は凸状に湾曲し、他方のガイド部材に摺接しない面は平坦であるものとしてもよい。

また、実施例２として、サイレントチェーンのガイド列インナープレート及びガイドプレートのガイド部材に摺接するガイド摺接背面が凸状に湾曲しているとともに潤滑油保持用凹溝が設けられ、関節列インナープレートがガイド部材に摺接していないものとして説明したが、少なくともガイド列インナープレート、ガイドプレート、関節列インナープレートのいずれかがガイド部材に摺接するものとしても構わない。

本発明の理解を助けるための参考例であるローラチェーンの一部斜視図。 図１に示すリンクプレートとガイド部材との摺接状態の説明図。 くさび膜効果によるクエット流れ、動圧発生の説明図。 本発明の実施例１である低フリクションチェーンの一部斜視図。 本発明の実施例２である低フリクションチェーンの一部斜視図。 従来のリンクプレートとガイド部材との摺接状態の説明図。

符号の説明

１００ ・・・ ローラチェーン
１１０ ・・・ 内プレート
１１１ ・・・ ブシュ孔
１１２ ・・・ ガイド摺接面
１２０ ・・・ ローラ
１３０ ・・・ 連結ピン
１４０ ・・・ 外プレート
１４１ ・・・ ピン孔
１４２ ・・・ ガイド摺接摺接面
１５０ ・・・ ブシュ
２００、３００ ・・・ 低フリクションチェーン
２１０ ・・・ 内プレート
２１１ ・・・ ブシュ孔
２１２ ・・・ ガイド摺接面
２２０ ・・・ ローラ
２３０、３３０ ・・・ 連結ピン
２４０ ・・・ 外プレート
２４１ ・・・ ピン孔
２４２ ・・・ ガイド摺接摺接面
２５０ ・・・ ブシュ
２１３ ・・・ 潤滑油保持用凹溝
２４３ ・・・ 潤滑油保持用凹溝
３６０ ・・・ 関節列インナープレート
３６１ ・・・ 噛合歯
３７０ ・・・ ガイド列インナープレート
３７１ ・・・ ガイド摺接背面
３７２ ・・・ 潤滑油保持用凹溝
３８０ ・・・ ガイドプレート
３８１ ・・・ ガイド摺接背面
３８２ ・・・ 潤滑油保持用凹溝
Ｇ ・・・ ガイド部材
Ｇａ ・・・ シュー面
Ｌ ・・・ 潤滑油

Claims (3)

1. 一対のピン孔が形成された複数のリンクプレートをチェーン長手方向にずらして該一対のピン孔にそれぞれ挿入された連結ピンにより屈曲自在に連結されたチェーンからなる低フリクションチェーンにおいて、
   前記リンクプレートは、少なくともチェーン進行方向のガイド部材と摺接してクエット流れを発生する凸状に湾曲したガイド摺接面が形成されているとともに該ガイド摺接面の長手方向に亙って潤滑油保持用凹溝が設けられていることを特徴とする低フリクションチェーン。
2. 前記チェーンが、ローラチェーンまたはブシュチェーンであることを特徴とする請求項１記載の低フリクションチェーン。
3. 前記チェーンが、サイレントチェーンであることを特徴とする請求項１記載の低フリクションチェーン。

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